Experiment des Monats Februar 2010 Struvit-Kristalle

Kristalle schwerlöslicher Verbindungen lassen sich mit der Überschichtungstechnik züchten. Dies gelingt beispielsweise auch mit Struvit, das in Nieren und Blase Harnsteine bilden kann - insbesondere bei Infektionen: viele Bakterien, die an Harnwegsinfektionen beteiligt sind, besitzen das Enzym Urease. Dieses spaltet Harnstoff in CO₂ und NH₃. Ammoniak führt zu einem Anstieg des pH-Wertes in den basischen Bereich, in dem gemischte Phosphate auskristallisieren können.

Geräte:
Reagenzgläser, Pasteurpipetten
Magnesiumchlorid Hexahydrat, Ammoniumchlorid, tri-Kaliumphosphat, Kaliumbromid.

Durchführung:
Eine gesättigte KBr-Lösung (65 g in 100 ml) wird 1:1 mit 0,1 M K₃PO₄-Lösung gemischt und ein Reagenzglas ca. 2-3 cm hoch mit dieser Lösung befüllt. 0,1 M NH₄Cl- und 0,1 M MgCl₂-Lösung werden ebenfalls im Verhältnis 1:1 gemischt. Die Lösung im Reagenzglas wird vorsichtig mit dem gleichen Volumen der Magnesium-Ammoniumchlorid-Lösung überschichtet. Die Lösungen sollen sich so wenig wie möglich vermischen. Das Reagenzglas mehrere Stunden (besser 1-2 Tage) ruhig stehen lassen. An der Grenzfläche bilden sich farblose nadelförmige Kristalle.

Erklärung:
Durch die KBr-Lösung wird die Dichte der unteren Lösung erhöht. Dadurch läßt sie sich leichter mit der Mg²⁺/NH₄⁺-Lösung überschichten. An der Grenzfläche bildet sich Mg(NH₄)PO₄ = Struvit. Dieses Salz ist kaum wasserlöslich und bildet zunächst einen feinkristallinen Niederschlag an der Phasengrenze. Aus den Lösungen diffundieren die Ionen nun dorthin, sodaß ein langsames Kristallwachstum erfolgt.

Gefahren:
Ammoniumchlorid und Magnesiumchlorid wirken reizend.

Entsorgung:
Die Lösungen können zum Abwasser gegeben werden.

Literatur & Links:
Thomas Rech, Axel Schunk, Hans Joachim Bader: Harnsteine.
   Naturwissenschaften im Unterricht - Chemie 18 (2007), Nr. 102, 32-35
Thomas Rech: Experimente zur Bildung und Lösung von Harnsteinen.
   Oberseminararbeit an der Goethe-Universität Frankfurt/Main, 2007
Chemie für Ärzte: Harnsteine

Januar 2010: Calciumphosphate

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Seite erstellt am: Montag, 1. Februar 2010, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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